环状RNA CDR1as 通过激活p53通路促进神经管畸形发生的分子机制和临床意义

As one of fetal malformations, neural tube defects (NTDs) often cause stillbirth or permanent disabilities. It will bring considerable burden to families and the society. Therefore, it is urgent to make further researches of its mechanisms so as to formulate effective coping strategies. Our recent work showed that non-coding RNAs (ncRNAs) played key roles in neurological diseases (Int J Onc 2018), and circular RNAs (circRNAs) that are recently identified in mammal animals are very likely to provide a new perspective to reveal NTDs mechanisms. Preliminarily, we observed that there was significant abnormality in the circRNAs expression profile of NTDs. Especially, CDR1as was highly expressed. Moreover, CDR1as significantly inhibited proliferation and promoted apoptosis of stem cells. Our work showed that CDR1as inhibited the transcription of TRIM71, one of ubiquitin enzymes of p53. Meanwhile, CDR1as stabilized p53 by blocking TRIM71 binding to p53. These observations suggest that CDR1as may function by activating p53 pathway. To further clarify the role of CDR1as-p53 axis activation in the formation of NTDs, we will further explore its molecular mechanisms through cell experiments, animal models and clinical samples. This project aims to provide novel understandings of the pathogenesis of NTDs and to provide efficient strategies for its prevention.

神经管畸形（NTDs）常致“死产”或“终身残疾”，造成巨大的家庭和社会负担。因此亟需深入研究其机制，以制定有效策略。我们的工作显示非编码RNA在神经系统疾病中发挥了重要作用 (Int J Onc 2018)，而哺乳动物中新近发现的环状RNA很可能为揭示NTDs机制提供全新的视角。前期研究发现NTDs组织中环状RNA表达谱显著异常，以CDR1as升高最为突出。CDR1as能明显抑制干细胞增殖并促进凋亡，从而可能引起NTDs。CDR1as的作用极可能通过激活p53通路而实现。一方面CDR1as抑制p53的泛素化酶TRIM71转录；一方面CDR1as阻隔p53与TRIM71结合，从而稳定p53分子。拟进一步通过细胞实验、动物模型和临床大样本分析明确CDR1as-p53轴激活对NTDs的作用，并深入探索其分子机制。本项目的成功开展可能为NTDs发病机制提供全新的认识，从而为其防治提供有效的策略.

神经管畸形 (NTDs) 是最常见的先天性出生缺陷之一，它是胚胎发育早期神经管不能正常关闭所导致的一系列影响大脑和脊髓的神经管缺陷。非编码RNA在基因调控、染色质重塑和细胞命运等过程中均发挥了关键作用，因而对神经系统正常发育和神经系统疾病发生具有重要影响。其中circRNAs 的发现重塑了分子生物的基本框架，为研究和认识疾病的分子生物机制提供了全新的视角。我们通过高通量环状RNA芯片分析，发现在NTDs组织中CDR1as表达存在显著差异，本项目主要研究内容包括：1. 明确了CDR1as促进NTDs的形成，并且影响干细胞功能和模式动物发育；2. 明确了CDR1as通过促进p53通路激活而促进NTDs的形成；3. TRIM71是神经干细胞中稳定p53的关键调控因子，我们明确 CDR1as通过抑制TRIM71表达以及阻断p53与TRIM71的结合而促进p53的稳定；4. 我们大规模收集孕妇血液标本，动态检测CDR1as表达量的改变，发现其具有作为NTDs产前筛查标记物的可行性。总之，我们的初步研究显示circRNA CDR1as在NTDs中表达增高，它能促进干细胞的凋亡并抑制其增殖，这些结果提示CDR1as可能是促进NTDs发生的重要原因。与此同时，我们发现 CDR1as通过抑制TRIM71的转录及其与p53的结合来抑制p53的泛素化而使其稳定，p53稳定可能是促进细胞凋亡、抑制细胞增殖从而促进NTDs发生的关键驱动力量。基于这些发现，我们有可能开发更为有效的措施提高NTDs预防性干预水平，同时为该疾病的早期筛查提供有效、便捷和无创的生物标记物。